Категорія: Сонячні панелі

Читати далі

Історія використання сонячної енергії

Багато процесів життєдіяльності на земній кулі забезпечуються ресурсами сонячної енергії. Світло і тепло зірки дозволяють здійснюватися круговороту води в природі, рости рослинам, а також сприяють виробленню палива за рахунок накопичення вуглецю. Сонце з давніх часів і до цього дня грає важливу роль в існуванні будь-якого живого організму.

Екскурс в історію використання сонячної енергії

Про користь тепла і світла предки пам’ятали завжди: в жарких країнах вони сушили шкури, готували їжу на розпеченому камінні, в холодні ж часи Сонце зігрівало і дозволяло вижити. Після неминучих процесів еволюціонування в VII столітті до нашої ери з’явився годинник, що визначав час за Сонцем. Вперше такий механізм був розроблений в Вавилоні, потім досвід перейняли предки Риму і Греції. III століття до нової ери відкрили можливість розпалювання вогню. Достеменно відомо, що Архімеду за допомогою даного методу вдалося спалити дотла флот ворога, облягав місто.

У промисловість використання сонячної енергії ввів в Італії Леонардо да Вінчі, спроектувавши параболічне дзеркало, що відбиває світло під кутами, необхідними для обігріву котельні фабрики. Згодом, у Франції Жорж Луї Леклерк де Бюффон удосконалив технологію да Вінчі. Тепер з’явилася можливість використання відбитих променів в якості розпалювача. Бюффону вдалося запалити таким чином сухе дерево на відстані 68 кілометрів від дзеркала. У 18 столітті було здійснене відкриття, що дозволяє використовувати лінзи для концентрації тепла. Потім в 19 столітті Олександр Едмон Беккерель виявив фотоефект, Чарльз Фріттс створив першу батарею, а на початку 20 століття Альберт Ейнштейн був нагороджений Нобелівською премією за доопрацювання ідеї Беккереля. Недоліком був тільки дуже низький Коефіцієнт корисної дії (ККД) – всього 1%. Середина століття стала початком ери використання супутників з сонячними блоками, які використовували сонячну енергію для споживанн. Тепер ККД становив близько 20%. В основному, такі потужні пристрої в промислових масштабах розроблялися в США, Ізраїлі, Саудівській Аравії і деяких інших країнах.

Сучасність

Сьогодні напрямок сонячної енергетики розвивається досить швидко. У багатьох державах відбувається активна підтримка даної галузі, створюються спеціальні програми. Наприклад, власники будинків в Європі мають можливість віддати енергію, накопичену сонячними батареями за день, в муніципальну мережу, натомість отримавши пільги на оплату комунальних послуг. Компанії Німеччини активно викуповують надлишок енергії з метою підтримки інноваційних технологій, що дозволяють більш раціонально використовувати ресурси. У Німеччині існує спеціальна державна програма, що компенсує високий відсоток від витрат при переході на сонячні батареї. Пізніше такий досвід перейняли США, Японія і Монголія. В Іспанії відповідно до законодавства будівництво ведеться тільки з застосуванням технологій впровадження батарей на дахах. Європейська Асоціація Фотовольтаїки(EPІA) прогнозує задоволення світових потреб в електроенергії до 2030 року, в середньому до 12%, завдяки використовуванню сонячних батарей в якості більш дорогих аналогів ДБЖ для котлів.

Перетворення сонячної енергії

У науці використовується термін сонячної сталої, рівної 1367 ват і що припадає на 1 квадратний метр земної кулі. Частка світла розсіюється в атмосфері, а частина мінімізується в залежності від кута падіння променя і часу доби. Таким чином, максимальне значення сонячної енергії на екваторі становитиме близько 300-350 ват. Вчені зійшлися на думці, що перетворення відбувається шляхом перетворення атомів водню в ядро гелію, супроводжуючи цей процес виділенням істотної кількості теплової енергії. Сьогодні поки не існує пристрою, який би працював виключно на сонячному світлі, тому для перетворення були створені батареї і колектори. Перші пристрої перетворять ресурс, що випромінюється зіркою, а другі виробляють тепло.

Серед сучасних способів отримання енергії виділяють наступні:

Фотоелектричний. Найпоширеніший метод, що дозволяє використовувати кремній. Комплекс панелей утворює батарею і розташовується під сонячними променями. При застосуванні даного способу необхідно стежити, щоб на модулі не потрапляли тіні від дерев або прилеглих споруд.

Геліотермальний. Метод заснований на нагріванні поверхні енергоносія в колекторі. Подібним чином можна безперебійно подавати водопостачання або тепло в будинок.

Термоповітряний. Спосіб заснований на захопленні і устремлінні потоку в аеростатний відсік, в якому конденсується водяна пара. Подібна електростанція має перевагу перед іншим обладнанням за рахунок працездатності в будь-який час доби.

Переваги сонячної енергії:

  • відсутність плати за ресурс;
  • не має побічних ефектів: перетворення світла і тепла в електрику відбувається безшумно, безвідходно, не впливаючи на благоустрій екології;
  • довговічність – сонячні батареї здатні працювати близько 30 років;
  • можливість вторинного застосування – завдяки сучасним технологіям блоки можуть бути перероблені;
  • легкість використання – обладнання забезпечено автономним режимом і не вимагає постійного контролю;
  • функціональність – сонячні блоки адаптовані для домашнього застосування.

Недоліки сонячної енерегії:

  • різний рівень ефективності в світлий і темний час доби;
  • залежність від сезону;
  • необхідність акумулювання перетвореної енергії;
  • висока вартість, що не дозволяє використання цієї технології в кожному будинку.

Сфера застосування

Варіантів використання сонячного світла досить багато. Найсерйознішим вважається енергопостачання будинків. З початку цього століття наука зробила крок вперед досить далеко, і сьогодні є можливість встановлення сонячних батарей не тільки в якості основних джерел отримання електроенергії, але і у вигляді додаткових, що включаються в роботу по необхідності.

При використанні панелей все частіше відбувається обігрів приміщень або води. Найпростіший колектор напевно є на ділянці у кожного дачника – літній душ із залізним баком на даху. В даному випадку при використанні сонячної енергії принцип обігрівання аналогічний. Теплоносій потрапляє в бойлер, де відбувається збільшення температури рідини без витрати електрики. Подібне обладнання дозволяє досягати тих же результатів, що і ІБП для газових котлів, але коштує значно дорожче. У холодну пору року такий колектор здатний забезпечити тепле повітря і гарячу воду для сім’ї з 3-5 чоловік. Варто відзначити, що при встановленні панелей для обігріву будинку проводяться роботи, що сприяють поліпшенню теплоізоляції.

Сонячна енергія стає все більш популярним джерелом живлення для заряду портативних батарей або акумуляторів. Подібне альтернативне джерело забезпечує роботу багатьох гаджетів – ноутбуків, смартфонів, планшетних комп’ютерів. Деякі виробники вдосконалюють пристрої, додаючи протиударні і водонепроникні функції. Принцип роботи таких апаратів простий: сонячне світло потрапляє на панель і перетворюється в електричний заряд, забезпечуючи живлення. Серед особливостей використання наголошують на необхідності визначення оптимального кута падіння сонячних променів.

Читати далі

Як розрахувати потужність сонячних панелей?

Люди знаходяться в постійному пошуку нових джерел енергії. Одним з останніх винаходів у цій сфері стали сонячні панелі. Використовувати енергію сонця вчені мріяли давно, але тільки з появою передових технологій в XX столітті стало можливим втілити цю мрію в життя. Сонячні панелі вже давно активно впроваджуються в енергетичні системи багатьох країн, особливо в місцях з жарким кліматом, де сонце світить майже цілий рік. Але навіть там установки, що працюють на сонячній енергії, поки не можуть конкурувати з традиційними електростанціями.

Чому це відбувається? Перш за все тому, що установки на фотоелементах, що перетворюють сонячне світло і тепло в електрику, виявилися настільки дорогими, що вироблення електроенергії таким шляхом просто не окупало витрат на їх виготовлення, монтаж і обслуговування.

Тому давно технології, які давно застосовуються в таких галузях як, скажімо, космонавтика – в побуті сонячні панелі пробивали свій шлях до масового споживача довго і важко. Спочатку будинки, що використовують електроенергію, одержувану від сонця, були виключно експериментальними проектами. І лише останнім часом будови з встановленими на дахах сонячними панелями перестали сприйматися оточуючими, як щось екзотичне, а інтерес до цього альтернативного джерела енергії серед домовласників почав набувати масового характеру.

Проникнення в побут звичайних людей сонячних панелей починалося з дрібниць – годинників, іграшок, калькуляторів, маленьких освітлювальних приладів. Саме освітлення – перша сфера, де сонячна панель стала застосовуватися масово. Сьогодні ж на ринку існує маса пропозицій найрізноманітніших систем для установки на дахах приватних будинків, які технічно цілком здатні замінити господарям традиційне електропостачання. Але як і раніше актуальним залишається питання ціни і, звичайно ж, непередбачуваності погоди в північних широтах.

Для чого потрібні розрахунки?

Конструкція сучасних сонячних панелей вже настільки проста, що їх установка може проводитися самим власником будинку, уважно вивчивши всі інструкції і рекомендації з даного питання. Можна запросити і професіоналів, які зроблять роботу більш якісно і швидко. До речі, сонячні панелі встановлюють і деякі власники міських квартир у себе на балконах і лоджіях. Але це все-таки поки виключення.

У будь-якому випадку, господар повинен вирішити питання, що, як і в якій кількості потрібно встановити на даху для отримання електроенергії, достатньої для роботи електроприладів в будинку, тобто для повноцінного функціонування автономної системи електрозабезпечення. А для цього потрібно зрозуміти кілька речей:

  • Чи буде установка працюватиме цілий рік або тільки влітку?
  • Які саме прилади та апаратура в будинку будуть працювати на сонячних панелях?
  • Що ще доведеться придбати з додаткового обладнання? Бажано скласти повний список, так як крім власне сонячних панелей вам буде потрібно цілий набір пристроїв, необхідних для нормального функціонування системи (акумуляторів, інвертора, контролера). Від їх якості також багато в чому буде залежати ефективність її роботи. Тому уважно вибирати доведеться і їх.
  • Ваші кошти? Після закінчення розрахунків має стати зрозуміло, чи має сенс монтувати у себе вдома повністю автономну сонячну електростанцію, або краще використовувати сонячні панелі для окремих потреб частково і тільки в сонячні дні.

Відповівши на ці питання, можна приступати до розрахунків.

Як розраховується споживання електроенергії в будинку?

Головна мета розрахунків – з’ясувати, яка кількість сонячних панелей необхідно конкретно вашого будинку. При цьому, потужність сонячної панелі вказана виробником, а ось потреби вашого домогосподарства і реальна кількість електроенергії, яка здатна дати одна така панель на добу необхідно розраховувати самостійно.

Якщо почати з будинку, відразу виникає питання: як рахувати? Тут є два варіанти, які залежать від наявності у вас електричного лічильника:

  • Якщо у вас є лічильник, і ви щомісяця знімаєте з нього свідчення, то вирахувати щоденне споживання електроенергії просто. Треба розділити місячний показник на кількість днів. Споживана енергія обчислюється в кВт • год. Наприклад, в місяць ви витрачаєте 90кВт • год. Цю цифру треба розділити на 30, і вийде денна витрата – 3кВт • год.
  • Другий варіант більш складний. Якщо ви з якоїсь причини не платите за електрику (наприклад, в новий будинок його ще не підвели), то для підрахунку вам знадобиться скласти повний список всіх наявних у вас електричних приладів, з’ясувати споживану кожним за день енергію і, склавши все разом, отримати необхідний результат.

Тобто потрібно взяти потужність споживає електроенергію приладу (вона, як правило, вказана виробником), і помножити на кількість годин, протягом яких цей прилад буде працювати. Наприклад, стандартна лампа розжарювання має потужність 100Вт., А працювати вона у вас буде приблизно 6 годин на добу. Значить, для обчислення витрати електрики слід 100 помножити на 6. Виходить 600Вт • год. Таких ламп у вас три, і всі працюють в однаковому режимі. Значить, денний витрата однієї лампи треба помножити на 3. Вийде 1800Вт • год. Подібним чином розраховується витрата електроенергії всіма споживаючими одиницями в будинку.

Скільки енергії може дати в день одна сонячна панель?

Розрахувати, скільки може дати на добу одна сонячна панель складніше. Відразу слід підкреслити, що розрахунок тут буде досить приблизний, так як джерело (в даному випадку – сонце) непостійне. Тут доводиться враховувати кілька факторів:

  • заводська потужність панелі;
  • рівень інсоляції у вашій місцевості протягом року;
  • плановані втрати в процесі роботи панелі.

З максимальною заводською потужністю все зрозуміло – вона вказана в паспорті виробу. Але це зовсім не означає, що на практиці сонячна панель буде працювати саме з такою потужністю. Реальний вихід енергії залежить від рівня інсоляції – кількості світла, яку панель зможе отримати протягом року (а в різних регіонах воно дуже різне), і всіх майбутніх витоків електроенергії (наприклад, при зарядці / розрядки акумуляторів, роботі контролера і т.д.). На ефективність батареї впливає також правильність установки панелі, можливість змінювати її нахил, чистота фотоелементів (панелі треба регулярно чистити від снігу, пилу і бруду).

Отже, потужність сонячної батареї влітку і взимку – це дві різні величини. Обчислюються вони в такий спосіб:

  • Заводська потужність панелі (вони можуть бути різні) множиться на середній місячний рівень інсоляції за необхідним регіоном влітку (береться верхній показник). Потім все це множиться на коефіцієнт похибки для літа, рівний 0,5. Отримана цифра буде означати реальну потужність сонячної батареї влітку.
  • Заводську потужність панелі помножити на середній місячний рівень інсоляції для даного регіону в найтемніший місяць зими і потім помножити все на коефіцієнт похибки для зими, рівний 0,7. Отримана цифра буде означати реальну потужність батареї взимку.

Різниця між зимовою та літньою потужністю сонячної батареї може бути в регіонах з помірним кліматом 5-6 разів. З’ясувавши реальну потужність батареї, слід повернутися до витрати електроенергії. Для цього до розрахованого раніше показнику по дому потрібно додати розміри втрат від роботи самої сонячної установки (головним чином, акумуляторів). Наприклад, якщо такі втрати становлять 25%, то витрату по дому слід помножити на 1,25. Вийде реальна витрата електроенергії при роботі всіх приладів в будинку і самої сонячної батареї.

І в завершенні залишається з’ясувати, скільки панелей потрібно для забезпечення вашого будинку електрикою. Їх кількість вийде різним взимку і влітку. Для цього треба розділити загальне число витрат енергії в будинку (включаючи перевитрату акумуляторів) на потужність батареї. При розподілі на зимову потужність, вийде кількість панелей, необхідних взимку. При розподілі на літню потужність – влітку. Треба відзначити, що різниця теж буде приблизно в 5 разів. Тепер, знаючи вартість і необхідну кількість панелей, можна підрахувати, наскільки вигідна їх встановлення в вашому домі.

Компанія Solartech проводить безкоштовні консультації та розрахунок потужності сонячних панелей при встановленні сонячної електростанції. Замовити розрахунок.